模块选煤厂主厂房结构方案探析

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1、模块选煤厂主厂房结构方案探析　　【摘要】本文主要介绍了模块选煤厂主厂房结构方案布置的特点，列举实例分析对比结构方案的利弊，以及在设计中设计此类工程应注意的问题。【关键词】模块化；主厂房；结构布置；方案比较；优化一、引言选煤厂主厂房是整个选煤厂设计的核心工程，结构布置的方案直接影响建设周期，成本投资，以及后期设备维修等。以往，传统设计的主厂房结构形式大多为钢筋混凝土框架或钢框架结构，房屋体积大、层数多、施工速度慢，材料用量偏大。本世纪以来，随着市场的需求，我国开始引进国外模块选煤厂主厂房（以下简称模块主厂房

2、）的设计理念，并将这种理念逐步运用于实际工程中，大大提高了建设周期和工作效率。二、模块主厂房设计特点1）主要受力构件布置在设备受力大的位置，例如设备支座处：非设备受力区域（人行道或检修道）从柱边悬挑。这样布置受力明确，传力直接，减小了梁的跨度和构件截面，能从一定程度上减少钢材用量。52）梁柱之间斜撑杆件多，形式多，支撑与框架整体计算，柱计算长度根据《钢结构设计规范》5.3.3条确定，部分柱可按无侧移框架柱考虑，相对纯框架体系构件长细比减小，承载力得到提高，此外这样的布置增强结构整体刚度，在大型振动设备下起

3、到对结构有利的作用。3）打破传统厂房“层“的束缚，按工艺要求将设备布置在不同的平台，降低厂房高度，减小了厂房体积，降低了泵送高度。4）个别厂房大跨度的框架梁采用桁架式梁，均为小截面的H型钢组合在一起的桁架，桁架腹杆节点根据上部设备受力点划分，使集中力直接落于桁架的节点，构件轴心受力。桁架梁与柱铰接，不传递弯矩，节省高强螺栓，减小柱截面。5）楼面采用网隔板，便于设备直接冲洗。6）主要设备通过天车整体起吊，便于设备检修维护。二、主厂房两种不同结构方案对比前面描述了模块主厂房以及类似模块主厂房的设计特点，下面介

4、绍近期设计的某选煤厂主厂房。51、选煤厂主厂房从主体结构上分为两部分，外围护和内框架。外围护部分为门式钢架结构，柱顶标高23.500m，基础为柱下独立基础；内框架为钢框架结构，主要部分3层，局部4层，柱顶标高最高处为16.000m，楼板为钢格板，筏板基础，两个部分从基础到上部结构相对独立。由于厂房内主要设备都在内框架里，外围护部分没有设备荷载，用途只是厂房的围护和供吊车运行提升和检修设备，没有和设备发生联系。内框架为规则的钢框架结构，长61m，宽20m，两个方向的柱距大多为7m左右，结构布置是在工艺布置的

5、柱网基础上做深化结构布置，方案布置局限性大。现抽取工艺流程压滤机部分为计算单元，在相同设备布置受力的情况下分别以A、B两种结构布置方案来分析比较。2、A、B两种方案比较（1）A方案（设计中所采用的计算模型）计算软件：中国建筑科学研究院编制PKPM系列软件STS，PMCAD，STAWE2008年版。钢柱钢梁均采用国标H型钢，梁柱最大强度及稳定应力比控制在1.0以内，各连接节点及钢材强度设计均满足设计指标（《钢结构设计规范》GB50017-2003）图一为A方案的钢柱布置位置，根据轴网布置，通过计算得出柱最大

6、应力比达到0.85；梁最大应力比达到0.96。统计此方案布置钢材量为45.4t。（钢柱均为HW350X350X12X19）（2）B方案（模仿模块主厂房结构布置的特点，即在主要受力设备下布置钢柱，减小柱距，人行道和检修道做支架，柱间支撑参与结构整体计算，条件是柱的布置须满足工艺要求）计算软件与计算参数同A方案5图为B方案的钢柱布置位置（钢柱位置为压滤机支座或较大设备受力点），通过计算分析得出柱最大应力比达到0.80；梁最大应力比达到0.95；支撑最大应力比达到0.76。统计此方案布置钢材量为28.3t。从A

7、方案与B方案的比较得出B方案的梁柱截面小，钢材用量节省。若在B方案的基础上优化设计，就能做到结构方案布置更合理，在优化结构布置前须结合工艺等专业布置柱网、柱间支撑等。由于柱网、柱间支撑密集（且各层柱存在转换），人行检修和设备运转、工艺管道布置等须与结构专业密切结合，这就要求工艺方案阶段须考虑结构的布置合理性，只有这样才可设计出真正意义上的模块主厂房。四、深化研究和应用1、工艺流程的前期布置，应该与土建等专业密切结合，让工艺管道、设备、土建专业在方案布置阶段就参与进来，工艺专业也应对土建专业略微有些了解。2

8、、结构设计深化计算、布置柱间支撑等，应对管道位置走向大体了解，建模时能准确输入支撑位置及形式，这样计算时使支撑参与结构主体计算，对结构起到有利作用，才能减小构件断面尺寸，从而达到节约钢材目的。53、在设计过程中，应多分析比较，采用多种计算软件（如3D3S、ANSYS、X-STEEL等，而不单纯局限于一种设计软件），选取多种计算模型（比较各种模型的合理性），优化结构布置。只有合理布置设计方案，多学习、多比较、多改进，才能设计更经